根據交通運輸部的統計，截至2024年3月31日，全國共有55個城市開通運營城市軌道交通線路310條，運營里程達到10248公里，地鐵、輕軌、市域快速軌道等大運量線路共269條，運營里程9542.2公里，完成客運量27.5億人次，進站量16.4億人次。地鐵因其快速、準時、不受地面堵車影響，成為人們日常出行的首選交通工具，地鐵客運量占全國公共交通客運總量的分擔比率逐年提高，以廣州為例，2023年廣州地鐵承擔了69%的公共交通客流。地鐵高人流量和高業務量使得地鐵成為電信運營商的重點口碑場景和工信部“信號升格”專項行動的重點場景。

但隨著智能終端的普及和業務類型的豐富，地鐵乘客數據流量需求逐漸增加，日益增長的數據流量需求與地鐵網絡有限的帶寬資源之間形成了主要矛盾，一些客流量大的線路和站點已出現業務感知變差和流量壓抑的現象，直接影響了運營商營收，同時感知差和流量壓抑也是“信號升格”專項行動需要解決的主要問題。

地鐵流量壓抑問題分析

地鐵隧道5G建設不足

根據“移動網絡質量領航方陣”于2023年6月發布的《全國地鐵場景移動網絡質量狀況?？?，全國15個城市的地鐵里程柵格化綜合5G覆蓋率達標率僅有55%，這主要是由于存量地鐵5G建設進展緩慢所致。以北京、上海為例，北京和上海的存量地鐵5G覆蓋率僅為4%和15%，覆蓋嚴重不足。

圖片

地鐵5G覆蓋不足導致地鐵用戶流量仍然由4G網絡承載，導致4G網絡持續高負荷運行，用戶業務受阻，產生流量壓抑現象。如某城市地鐵10號線，地鐵隧道5G尚未建設，地鐵乘客業務依賴4G承載，全線共計1334個4G小區，高負荷小區占比26.99%，早晚高峰期4G空口容量更加受限，用戶業務感知差，具體現象為流媒體類業務卡頓，VoLTE類語音業務斷續、吞字等，嚴重影響了用戶體驗，壓抑了網絡流量的增長。

高需求導致網絡負荷能力不足

根據某地鐵早高峰的5G業務模型，地鐵的上下行業務占比時長最高的為視頻直播業務，其它業務主要是即時通信和視頻點播。將各業務時長占比和業務感知速率基線標準加權可得要保證地鐵用戶的感知良好感知，需能向用戶提供下行速率3M、上行1.5M的速率。

圖片

圖片

分析某地鐵線路隧道區間15分鐘粒度KPI數據，隨著用戶數增多，上下行ue Throughput逐步下降，在350個左右用戶時達到單用戶上行1.5Mbps的業務保障速率標準，雖然此時下行仍能有良好的業務感知，但當用戶數超350時用戶上行感知變差，影響用戶的業務感知。經統計，該地鐵線路有23個小區忙時用戶超過了350，占比18%。

圖片

圖片

單小區流量增長達到瓶頸

跟蹤并分析某地鐵高峰期10S級流量與用戶數數據，流量在隨著用戶增加到一定程度時，繼續增加用戶并不會帶來流量的提升，說明用戶的流量需求收到的壓抑。從該地鐵的數據看，用戶數達到160人時上行流量達到瓶頸，用戶數達到240人時下行流量達到瓶頸。

地鐵流量激發的策略和方法

工信部“信號升格”專項對城市地鐵場景要求：加快提升地鐵隧道、地上線路等移動網絡信號連續覆蓋，重點覆蓋地鐵檢票口、安檢區、站臺站廳、調度室等關鍵點位，保障復雜環境下通信服務體驗。地鐵場景網絡建設重點完成站臺、站廳、隧道的網絡覆蓋。

基于地鐵5G網絡面臨的問題，地鐵的流量激發需要從5G的建設和優化兩方面入手。首先，通過研究新的網絡建設方案加快地鐵5G的快速建設，并逐步實現地鐵5G的四流效果，提高地鐵的網絡承載能力。其次，通過優化網絡結構和載波資源實現地鐵容量的大幅提升，從而增加地鐵網絡的承載能力。

新型室分是首選方案

新型室分具備靈活擴容、靈活組網等諸多能力，特別是5G新型室分帶來的新技術和新產品進一步提高了5G網絡能力，可以有效滿足不斷增長的網絡需求。

地鐵站臺站廳的無線覆蓋方案主要有新型室分和傳統室分兩種方案，其中5G更為推薦新型室分方案，新型室分可快速實現四流覆蓋，能提供更好的業務體驗，同時具備靈活擴容、易于管理等優勢，而且隨著業務的發展，新型室分還能夠提供更豐富的增值服務，如AR/VR、定位等，目前新型室分已經成為全國地鐵站臺站廳的5G首選方案。

SuperMIMO技術提高5G網絡能力上限

SuperMIMO技術在傳統解決方案基礎上利用Super LinkByLink智能算法，通過pRRU級精確聯合空口校準，結合時頻資源的多方位復用，實現了小天線波束賦形及最大64TR的多天線效果。該技術在有效減小同頻干擾的同時，還使得系統容量、用戶感知和頻譜效率得到明顯提升，小區容量最大可提升400%，單用戶峰值逼近理論極限，整體性能較傳統解決方案提升50%以上。

圖片

SuperMIMO技術通過PRRU間信號互相接收來進行AAC校準過程，AAC校準的通過與PRRU的位置密切相關，在部署時要求存在互相可視的pRRU對，而地鐵站臺站廳相對空曠，完全滿足SuperMIMO技術需要求，部署SuperMIMO可以有效的實現站臺站廳的網絡性能提升。某地鐵在實施SuperMIMO改造后，小區下行UE平均速率提高了77%，上行UE平均速率提高了137.1%，大幅提高了網絡性能。

DAS & Qcell融合組網減少小區間同頻干擾

一般地鐵站臺與隧道分別采用不同的方案建設，在站臺上可同時收到隧道和站臺的信號，兩者之間會造成干擾，尤其是列車?？繒r已在列車上的乘客處于隧道和站臺的重疊覆蓋區域，業務體驗感知下降，同時，在列車啟動進入隧道時，“拐角效應”導致站臺小區信號快速衰落，導致切換異常，進而影響用戶的業務體驗。

DAS&Qcell融合組網技術是一種將分布式天線系統（DAS）和Qcell兩種不同產品形態融合組成共同小區的技術，它避免了交疊區域的小區間干擾，根據信道條件自動實現雙流/四流切換，實現頻譜資源的最大化利用，同時在地鐵使用該技術，也減少了站臺和隧道的切換需求，規避了“拐角效應”帶來的信號陡降影響，為地鐵乘客提供了更穩定可靠的網絡。

某地鐵在站臺和隧道小區進行了DAS&Qcell融合組網后，網絡干擾得以抑制，網絡性能明顯提升。DAS點位下載速率提高了13.42%，Qcell點位下載速率提高了8.41%。

地鐵隧道建設方案改進激發網絡流量

泄露電纜eDAS方案改進

泄露電纜是地鐵隧道網絡建設的傳統方案，通過泄露電纜將RRU的射頻信號均勻的分布在隧道內，有效解決了隧道彎曲和列車車體損耗的影響，一般RRU間距可達500米，是最安全最有效的網絡建設方案，在網絡演進時，只需要在合路端口增加或替換RRU即可增加地鐵的網絡信號頻率，有效的支撐了地鐵隧道5G網絡低成本高效率的部署。

然而，地鐵隧道泄露電纜方案也存在一些局限性。地鐵隧道內某單一運營商一般會建設一到兩條泄露電纜，僅能支持單流或雙流效果，無法充分發揮5G的四流優勢，要實現四流效果，需要再建設兩條泄露電纜。在某地鐵線路的5G建設中，移動運營商利用電信運營商新建設的5/4泄露電纜同時疊加2臺RRU采用eDAS技術實現地鐵5G四流，較原雙流速率提50%。

圖片

圖片

四條泄露電纜eDAS方案雖然可以實現5G的四流效果，但該方案投資較高，需要泄露電纜數量和施工時間加倍。考慮地鐵場景施工時間窗口較短以及隧道墻壁空間環境有限，該方案雖然性能優勢明顯，但規模推廣依然困難重重。

貼壁天線eDAS方案便捷建設5G四流網絡

存量地鐵隧道在4G時已建設或合路泄露電纜，但由于供電、傳輸及空間資源不足，5G合路困難，導致建設緩慢，這在大型城市的老舊地鐵線路尤為明顯，因此在5G建設時需要泄露電纜方案之外的更便捷的建設方案。

我們在泄漏電纜eDAS方案基礎上，針對隧道內定向天線方案包括RRU+貼壁天線方案和一體化微站方案。通過在地鐵隧道內壁安裝RRU+天線或一體化微站，可以向地鐵隧道兩端覆蓋，實現隧道內的網絡覆蓋。相比泄露電纜方案，這種方案更加便捷，安裝一個區間的設備所需的時間比泄露電纜方案減少2/3，可以大幅提高地鐵建設的效率。同時，使用四端口天線或采用四流的一體化微站設備可以直接實現5G的四流效果，大幅提高網絡容量。

圖片

圖片

但由于地鐵隧道內部一般非直線狀態，在信號經過隧道彎曲部分時，直射部分信號會損失，只剩下折射和反射信號。這導致信號衰減大幅增加，導致在經過轉彎區域后，信號覆蓋強度陡降，覆蓋距離大幅降低。

同時，信號進入列車時的入射角隨著列車與天線的相對位置而不同，在靠近天線的車廂，信號入射角小，最小時信號垂直穿透玻璃覆蓋車廂，此時信號最強，距離天線較遠的車廂，信號入射角大，入射角大時，信號反射會造成大量的能量損失，從而減少進入車廂內的信號能量。隨著距離的增加，反射損失也會進一步增大。而且距離遠時，直射信號進入車廂需要穿透車體金屬，損耗更大。此外，當距離較遠時，直射信號需要穿透車體金屬才能進入車廂，這會導致更大的損耗。因此，隨著列車遠離天線位置，信號會急速下降。

圖片

根據對定向天線和泄露電纜方案信號的對比可以看出，泄露電纜信號整體平穩，變化幅度低，而定向天線方案的信號波動大，信號最小值低于泄露電纜的最小值，采用RRU+天線覆蓋方式，一般兩臺設備之間間距300米。

圖片

隧道壁定向天線方案的覆蓋能力和網絡性能相對于四路泄露電纜方案存在一定差距，但其工程實現便捷，能夠助力泄露電纜方案不具備施工的地鐵線快速的實現5G網絡建設。而且相對于多數地鐵隧道僅能安裝兩條泄露電纜的情況，定向天線方案也能夠快速部署并實現5G四流效果，因此該方案得到了運營商和合作單位的支持。目前天線廠家已設計了專門的地鐵貼壁天線，可滿足地鐵安裝空間較小的環境要求。

圖片

同時，天線的大增益也緩解了隧道信號衰減對覆蓋的影響，可以快速實現四流，且成本低廉，具備一定的推廣價值。

地鐵頻率優化激發網絡流量

在解決地鐵覆蓋后，隨著5G用戶比例增長，部分線路或路段的5G網絡容量已出現不足的情況，影響了流量增長。為了提高地鐵網絡的流量承載能力，避免因容量不足導致的流量倒流或流量抑制，需要引入更多的頻率資源。

D頻 160M改造激發地鐵流量

地鐵是一個地下封閉場景，受外部影響較小，因此可以獨立進行NR D頻段的160M改造。然而，考慮到部分5G終端未打開5G開關以及大量4G終端仍將持續在線較長時間，在地鐵隧道中進行NR 160M擴容改造之前，需要先對地鐵內的4G容量需求進行評估。根據評估結果確定是否可以進行NR 160M改造。

地鐵NR 160M改造有兩種可情況。一是地鐵全程都具備NR 160M的條件，則全程統一部署，另一種是部分站點因4G容量分擔需求，無法清退D頻，則只能部分路段進行NR 160M改造，改造時需要預留1-2個站臺區間作為隔離，避免產生系統間干擾。

在確定NR 160M改造范圍后，可以利用中興自研的室分160M重耕工具對相關站點進行分析。該工具可以快速進行硬件和組網分析，并輸出站點級的改造方案和設備清單，從而大大提高了效率。

地鐵場景160M NR改造可以有效的降低高負荷小區數量，提高5G承載流量，在某一線城市的地鐵試點中，改造完成后5G總流量提升了18%、高話務小區的最大用戶數下降了22%、下行感知速率提高了9%，有效緩解了繁忙路段的流量壓抑，釋放了流量需求。此外通過CA技術可以有效提高單用戶的速率，試點地鐵改造完成后5G平均速率提高了69%。

圖片

圖片

引入新的頻段滿足地鐵大帶寬需求

4.9GHz是目前中國移動可用的最大帶寬的連續NR頻率資源，可用頻率為160MHz。4.9GHz由于頻率高，不滿足泄露電纜的合路頻段需求，4.9GHz的引入主要通過獨立建設方案，目前主要有三種方式：

方案一：站臺區4.9GHz頻段皮站疊加覆蓋。由于4.9GHz頻率較高，要求4.9GHz與2.6GHz頻率的皮站數量按照1.2：1的比例部署，以達到4.9GHz和2.6GHz同覆蓋的目的。

方案二：站臺區域采用同時支持2.6GHz和4.9GHz的設備覆蓋，中興通訊新推出的4頻皮站可同時支持5G的2.6GHz和4.9GHz及4G的FDD 1800MHz和TDD2.3GHz頻段，部署一臺設備即可實現引入2.6GHz+4.9GHz NR的同時解決4G的覆蓋問題，該方案相比方案一節省設備投資、工程投資和電力消耗，對新建的站臺可優先使用。

方案三：隧道內由于泄露電纜不支持4.9GHz頻段，可以通過定向天線的方案來引入4.9GHz。該方案工程簡便，可快速實現隧道4.9GHz覆蓋，但也存在一些弱點：覆蓋距離不如泄露電纜，信號波動大。在試點中，4.9G+定向貼壁天可滿足單向180米的覆蓋長度，考慮到切換帶，兩信源間距要求300米左右，低于2.6GHz泄露電纜的500米間距。

地鐵網絡方案演進

隨著技術的進步和業務的豐富，地鐵網絡的需求將不再局限于基礎的無線通信覆蓋，還將涉及到網絡規模的合理性、智慧化建設的推進以及不同網絡之間的融合，這些需求的實現能夠提升地鐵系統的整體效能，改善乘客的出行體驗，也能產生更高的流量。這些需求也對地鐵的網絡建設提出了挑戰，地鐵建設需要更加豐富的建設方案。

高頻回傳加小站上車方案

高頻回傳加小站上車方案包括高頻回傳系統和商用5G網絡系統兩套系統。高頻回傳系統的無線部分包含高頻AAU設備和車載CPE設備。高頻AAU安裝于隧道內，CPE安裝與列車車頭和車位， CPE接收高頻信號并進行轉化，向車載5G系統提供大帶寬回傳；車載商用5G網絡系統是在車廂內安裝小型化5G基站（含CU\DU），采用特質的BBU和pRRU以適用列車的安裝環境，其中BBU安裝于車頭或車尾部車廂，pRRU安裝于需覆蓋的車廂內，兩者通過光纖進行數據傳輸，BBU的傳輸信號則由CPE提供，車載5G基站可向車廂內用戶提供toc業務。高頻信號的剩余帶寬可以向地鐵公司提供toB業務，例如視頻廣告、實施監控等。

圖片

在該方案下，隧道內的高頻信號通過一體化基站或外接天線的方案安裝于隧道內壁，對隧道進行覆蓋，降低了隧道施工難度，車載CPE安裝于車頭和車位，減少了信號穿損，接收的信號更加穩定。相比于貼壁天線方案，該方案還可以減少信源點位的數量。此外，車載的Qcell系統隨著列車的移動而與用戶保持相對固定的位置，因此列車內的5G信號也保持穩定。

該方案在行駛車廂內實測峰值速率2.1Gpbs，平均速率1.7Gbps，相較傳統漏纜覆蓋方案平均600Mbps的速率，性能提升了280%+；地鐵施工難度大幅降低，以試點地鐵線為例工期由原來1年縮減至6個月，工期縮短50%，此外，高頻網絡大帶寬回傳、管道共建共享，相較于傳統覆蓋方式投資可降低20%，同時預計一年可節約370萬度電，相當于455噸碳排，有助于節能降耗。

圖片

地鐵網絡作為運營商網絡的重點口碑場景，需要持續關注和重點投入。小站上車方案將成為面向6G地鐵場景的重要解決方案之一，前景可期。特別是對于專業用戶的流量價值更是不可估量。目前，上海電信已經完成了初步試點，但未來隨著業務的持續發展，仍然需要加大研究投入。

智能超表面技術應用方案

智能超表面，也可稱為“可重配智能表面”，或“智能反射表面”，英文為RIS（Reconfigurable Intelligence Surface）或者IRS（Intelligent Reflection Surface）。智能超表面被認為是6G關鍵技術之一。RIS 通常由大量精心設計的電磁單元排列組成，通過給電磁單元上的可調元件施加控制信號，動態控制這些電磁單元的電磁性質，進而以可編程的方式對空間電磁波進行智能調控，并形成幅度、相位、極化和頻率可控制的電磁場。RIS 天然具有低成本、低復雜度，以及易部署的突出特性，可以更好的應對地鐵隧道場景的挑戰。

在隧道內，由于空間狹小，安裝于隧道內壁的天線距列車垂直距離很小，列車在天線附近時，信號垂直車體進入車廂，入射角小，信號損失小，但隨著列車遠離天線，入射角快速增加，無線信號進入車廂穿透損耗增加，而同時由于天線距離列車遠時，信號需要通過多次車體穿透才能覆蓋中間的車廂，穿透損耗大幅增加。因此，合理的控制入射角，能夠更好地降低穿透損耗，滿足車廂內的信號覆蓋目標。

智能超表面部署簡單，可以考慮在隧道內壁更多的部署, 利用超大規模RIS 天線陣元提升波束賦形增益，以更好地對齊車窗入射,降低信號入射角，減少損耗。同時，對于彎曲的隧道，可以在隧道彎曲處部署智能超表面，通過反射來增強彎曲部分之后的隧道內的覆蓋，實現單站提高覆蓋距離，降低信源投資。

結束語

地鐵是高密度公共空間，地鐵乘客對高速、穩定的移動網絡需求日益增長，本文對地鐵流量壓抑的原因進行了分析，并給出了對應的解決方案。針對地鐵的流量管理，我們總結了“三步走”的方案規劃： 

第一步要完成5G的基礎覆蓋。根據地鐵的環境和工程限制因素，因地制宜的進行建設方案定制，快速完成地鐵的5G網絡建設。

第二步要提升容量上限。5G建設完成后，隨著5G終端的普及和乘客的業務需求增加，容量受限成為流量壓抑的又一個原因，本文介紹了通過四流建設、擴容2.6GHz 160M和引入4.9GHz的方式實現地鐵容量上限提升的方案。

第三步實現流量經營綜合策略的演進。在5G覆蓋完善和容量提升的基礎上進一步進行流量經營策略創新，在保障乘客網絡使用體驗的同時，開辟新的商業機會和服務模式，研究智能流量調度、邊緣計算的應用、以及與物聯網設備的集成等流量優化的關鍵要素，建設一個高效、可靠的5G流量管理體系。

地鐵場景的5G流量激發是一個多維度、動態發展的領域，它要求我們持續的去發現并解決方案的局限性，深入研究探討5G技術在不同地鐵系統中的應用差異，分析不同文化和經濟背景下用戶的行為模式，評估新興技術如5G-A對地鐵流量激發的潛在影響，不斷的進行流量激發方案創新演進。